【正文】 越來(lái)越重要的意義，優(yōu)化配礦、強(qiáng)化燒結(jié)。表33燒結(jié)鐵礦粉的最低同化溫度礦粉名稱最低同化溫度/ ℃草樓精粉1378PB粉1232印尼粉132559%印度粉1278海南富粉1270海南精粉1368梅山精粉1285麥克粉1208秘魯精粉1358鐵鎂粉55%1243氧化鐵皮1265FMG粉1236圖33給出了按溫度高低的順序12種燒結(jié)鐵礦粉的最低同化溫度。(3) 化學(xué)成分結(jié)合前文可以發(fā)現(xiàn)FeO含量對(duì)于流動(dòng)性能有明顯的影響，除氧化鐵皮外FeO含量高的礦粉草樓精粉、梅山精粉、鐵鎂粉55%、秘魯精粉等其流動(dòng)性能都很差，流動(dòng)性能好的礦粉除氧化鐵皮外其FeO含量均很低。另一方面，由于SiO2是硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)的形成物，其含量的增加有可能伴隨液相粘度的升高，從而降低了鐵礦粉的液相流動(dòng)性。反之，流動(dòng)性差，黏結(jié)周圍物料的能力差，會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)礦的氣孔率上升，強(qiáng)度下降。各種鐵礦粉，其液相流動(dòng)性各不相同，當(dāng)將多種鐵礦粉搭配使用時(shí)，混合礦的液相流動(dòng)性與單礦的液相流動(dòng)性會(huì)有所不同。燒結(jié)礦粉氧化鐵皮、梅山精粉的性價(jià)比較好，而秘魯精粉、FMG粉性價(jià)比較低。試驗(yàn)裝置示意圖如圖31所示。流動(dòng)性指數(shù)是在基于一個(gè)溫度點(diǎn)(考慮低溫?zé)Y(jié)原則，實(shí)驗(yàn)溫度選取在1250 ℃左右)的數(shù)值，而實(shí)際燒結(jié)過(guò)程中，溫度是有偏析的，靠近燃料處溫度較高，遠(yuǎn)離燃料處溫度較低。最為重要的是流動(dòng)性指數(shù)是對(duì)最終結(jié)果的分析和研究，是一個(gè)終點(diǎn)參數(shù)，不能直觀反映其過(guò)程，難以進(jìn)一步完善流動(dòng)性能的研究。 (見(jiàn)表31)，均勻混合，在直徑8 mm的壓片機(jī)上以10Pa的壓力壓制成圓柱試樣，以相同的壓力壓制試樣是為了防止礦粉因密度不同而引起相互間作用力相差過(guò)大。通過(guò)預(yù)備試驗(yàn)選擇試驗(yàn)的升溫制度為：室溫~600 ℃，15 ℃/min；600 ℃~1200 ℃，10 ℃/min；1200 ℃以上，5 ℃/min。在其余6種鐵礦粉形狀未發(fā)生明顯變化，草樓精粉、鐵鎂粉55%、秘魯精粉三種礦粉基本未發(fā)生變化，未表現(xiàn)出良好的流動(dòng)性能；海南富粉和海南精粉有一定的熔化趨勢(shì)；梅山精粉則是高度降低，棱角明顯。6種礦粉開(kāi)始熔化和流動(dòng)結(jié)束的圖像如圖34所示：礦粉名稱熔化圖像流動(dòng)結(jié)束時(shí)間PB粉1303 ℃ 1800 s1312 ℃ 1881 s麥克粉1295 ℃ 1746 s1300 ℃ 1803 s氧化鐵皮1273 ℃ 1521 s1277 ℃ 1560 s印尼粉1228 ℃ 1089 s1239 ℃ 1191 sFMG粉1277 ℃ 1566 s1285 ℃ 1629 s礦粉名稱熔化圖像流動(dòng)結(jié)束時(shí)間59%印度粉1310 ℃ 1899 s1332 ℃ 2091 s圖34可熔鐵礦粉的熔化和流動(dòng)結(jié)束由圖34確定6種鐵礦粉的熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間列入表32。在燒結(jié)過(guò)程中，粘結(jié)相具有較低的熔化溫度有助于液相的形成，而流動(dòng)時(shí)間則能一定程度地反映其流動(dòng)性能。6種礦粉的收縮比如表33所示，6種礦粉的收縮比從大到小依次排列如圖37。不僅僅衡量礦粉的終點(diǎn)參數(shù)，而且對(duì)過(guò)程量進(jìn)行探討。由于實(shí)驗(yàn)的具體參數(shù)、步驟和衡量方向不同，本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和流動(dòng)性指數(shù)并不完全相符，但是熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間、收縮比等參數(shù)同流動(dòng)性指數(shù)在總體趨勢(shì)和多數(shù)礦粉具有一致性。燒結(jié)過(guò)程中形成的液相主要有四種：FeO—SiO2(鐵橄欖石)系、CaO—SiO2(硅酸鈣)系、CaO—Fe2O3(鐵酸鈣)系、CaO—SiO2—FeO(鈣鐵橄欖石)系。Fe2O3和CaO上述化合物和共熔物的熔化溫度均較低，而且在低熔點(diǎn)液相生成后，進(jìn)一步溶解燒結(jié)料中的CaO、Fe2O3，其熔點(diǎn)還有下降趨勢(shì)。我們可以通過(guò)CaO的配量來(lái)使其在理論成分上完全生成鐵酸鈣液相，從而分析鐵酸鈣液相的流動(dòng)性能。表51鐵酸鈣(鈣鐵比為1:1)液相流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)CaO配量礦粉名稱TFe/ %FeO/ %CaO加入量/g草樓精粉海南富粉海南精粉鐵鎂粉55%梅山精粉秘魯精粉注：TFe和FeO含量引用自前文實(shí)驗(yàn)的具體步驟和方法同前文一致。鐵酸鈣系不僅具有良好的還原性和強(qiáng)度，還具有很好的流動(dòng)性。圖43鐵酸鈣液相熔化溫度圖43鐵酸鈣液相流動(dòng)時(shí)間從圖43中觀察發(fā)現(xiàn)草樓精粉的半球溫度較低，低于1280 ℃；鐵鎂粉55%、秘魯精粉、梅山精粉的溫度較高，高于1300 ℃；6種礦粉的半球溫度均高于1250 ℃。對(duì)比可知，鐵酸鈣粘結(jié)相的流動(dòng)性能會(huì)大大改善。燒結(jié)鐵礦粉的理化基礎(chǔ)特性主要包括化學(xué)成分、燒損等。鐵礦粉的燒損有正有負(fù)，出現(xiàn)負(fù)值是因?yàn)橛械牡V粉中的Fe是以低價(jià)態(tài)的形式出現(xiàn)的，在焙燒過(guò)程中會(huì)被氧化而吸收空氣中的氧，使樣品質(zhì)量增加而出現(xiàn)負(fù)值。嘗試改進(jìn)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程的試樣變化，分析其流動(dòng)性能。從12種礦粉種選取流動(dòng)性能較差的6種礦粉，按鈣鐵比為1:1確定CaO配量。參 考 文 獻(xiàn)[1] 張典波、萬(wàn)海明、鄭江. 世界鐵礦石資源情況及中國(guó)鐵礦石供需姿態(tài)[J]. 中國(guó)冶金，2004，(27)：26~29.[2] 馬建明，吳初國(guó). 我國(guó)低品位資源的開(kāi)發(fā)利用[J]. 中國(guó)金屬通報(bào)，2008，(29)：28～29.[3] 曹新元，呂古賢，朱裕生. 我國(guó)主要金屬礦產(chǎn)資源及區(qū)域分布特點(diǎn)[J]. 資源產(chǎn)業(yè)，2004，6(4)：20～22.[4] 馮偉、孫燕、熊發(fā)揮. 淺析我國(guó)鐵礦石資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010，(30)：1~3.[5] 《中國(guó)礦床》編委會(huì). 中國(guó)礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，1994，402～406.[6] 孫國(guó)龍, 吳勝利, 郝志忠, 等. 包鋼高爐特殊礦強(qiáng)化冶煉綜合技術(shù)[J]. 鋼鐵，2007，42(11)：21～26.[7] Ball，D. 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Formation Mechanism of Binary Calcium Ferrites under Stable Condition of CaO根據(jù)相圖計(jì)算不同CaO/SiO2的比率時(shí)，固液兩相區(qū)中高FeOx含量區(qū)域的液相分?jǐn)?shù)。前言對(duì)于分析鐵礦石燒結(jié)過(guò)程的機(jī)制和鐵礦石的冶煉反應(yīng)來(lái)說(shuō)，CaOSiO2FeOx(FeOx:FeO+Fe2O3)渣系相圖是重要的熱力學(xué)數(shù)據(jù)?？刂沏~礦石熔化性質(zhì)和熔劑的配比對(duì)于促進(jìn)銅的高效生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是很重要的。CaO–FeO–Fe2O3系和SiO2–FeO–Fe2O3系的相圖，以及隨氧分壓變化的三價(jià)鐵和亞鐵比率也被測(cè)繪出來(lái)。但是,溫度和氧分壓在燒結(jié)過(guò)程中都是變化很大的。在本研究中，*103 Pa(*108 atm)、溫度為1523 K條件下的CaOSiO2。特別是我們認(rèn)為鐵礦石中結(jié)晶水含量的增加會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)溫度的降低，這樣就使較低溫度下的相圖和相關(guān)系的更加重要。在溫度介于1573 K和1673 K之間、氧分壓介于104Pa和36Pa的條件下，Henao等人通過(guò)一種淬火法測(cè)定了CaO–SiO2–FeO(方鐵礦)和CaOSiO2Fe3O4(尖晶石)三元系的液相線。因此，有關(guān)在不同的氧氣分壓和溫度下CaOSiO2FeOx系相圖的知識(shí)是必不可少的。因此，了解CaOSiO2FeOx系相圖與控制其熔化和凝固行為之間的關(guān)系，對(duì)于為煉鐵流程的創(chuàng)新發(fā)展而設(shè)計(jì)新的具有低液相線溫度和合適的軟熔和還原特性的原材料來(lái)說(shuō)是十分必要的。觀測(cè)到的熔化和固化行為再同先前測(cè)量的不同氧分壓下的相圖相比較。本文首先通過(guò)化學(xué)平衡方法測(cè)定在溫度為1523 *103 Pa(*108 atm)條件下CaOSiO2FeOx系的液相線。鐵酸鈣液相能大幅改善其流動(dòng)性能。用熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)可熔礦粉，用收縮比來(lái)衡量未熔礦粉。液相流動(dòng)性指數(shù)描述的是試樣因液相流動(dòng)而呈現(xiàn)出的面積增長(zhǎng)率，其數(shù)值越大，則流動(dòng)性越強(qiáng)。品位越大越好，其中秘魯精粉的含鐵量最高。在燒結(jié)生產(chǎn)中促進(jìn)鐵酸鈣液相生成的具有更大的意義，在燒結(jié)礦流動(dòng)性能變差的情況下，不僅可以通過(guò)配加流動(dòng)性好的礦粉，還可以適當(dāng)調(diào)整其燒結(jié)參數(shù)以促進(jìn)鐵酸鈣液相生成。草樓精粉的半球溫度較低，半球反應(yīng)時(shí)間較短，表現(xiàn)出較好的流動(dòng)性能；鐵鎂粉55%半球溫度較高，半球反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，其流動(dòng)性相對(duì)較差。6種礦粉的熔化和流動(dòng)結(jié)束圖像如圖52所示。礦粉種類實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間草樓精粉海南富粉海南精粉礦粉種類實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間鐵鎂粉55%梅山精粉秘魯精粉FMG粉59%印度粉圖51燒結(jié)礦粉實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前后對(duì)比從圖51中可以看出本實(shí)驗(yàn)的6種礦粉均熔化，表現(xiàn)出很好的流動(dòng)性能。Fe2O3的流動(dòng)性能。由于鐵酸鈣粘結(jié)相的優(yōu)良性能，目前的燒結(jié)生產(chǎn)大多以鐵酸鈣液相固結(jié)成礦，高堿度燒結(jié)和低溫?zé)Y(jié)很大程度上正是據(jù)此得以應(yīng)用。Fe2O3和Fe2O3。該系中有一個(gè)穩(wěn)定的化合物2CaO5鐵酸鈣液相流動(dòng)性能探索燒結(jié)過(guò)程中一些低熔點(diǎn)物質(zhì)在高溫下，熔化成液態(tài)物質(zhì)，在冷卻過(guò)程中，液體物質(zhì)凝固而成為哪些尚未熔化和溶入液相的顆粒的堅(jiān)固連接橋?？紤]到試樣的表面性質(zhì)和實(shí)際生產(chǎn)中環(huán)境，本實(shí)驗(yàn)將粘結(jié)相試樣放置在礦粉試樣上，以更好地模擬燒結(jié)過(guò)程。從前文可以看秘魯精粉、草樓精粉的流動(dòng)性指數(shù)都較低，均低于1。對(duì)于大多數(shù)礦粉來(lái)說(shuō)，熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間同流動(dòng)性指數(shù)具有一致性。圖35可熔鐵礦粉的熔化溫度圖36可熔鐵礦粉的流動(dòng)時(shí)間從圖35中觀察可知，59%印度粉、PB粉兩種種礦粉熔化溫度較高，均超過(guò)了1300 ℃；印尼粉的熔化溫度較低，低于1240 ℃；其余三種礦粉熔化溫度在1260 ℃到1300 ℃之間。參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2191996《煤灰熔融性的測(cè)定方法》和保護(hù)渣熔點(diǎn)的測(cè)定方法，我們將粘結(jié)相收縮50%時(shí)的溫度定義為熔化溫度，并將此時(shí)視為試樣熔化；從試樣熔化到流動(dòng)結(jié)束（即粘結(jié)相試樣不再發(fā)生變化）的時(shí)間定義為流動(dòng)時(shí)間。由于低溫下難以有液相生成，故拍照從1100 ℃開(kāi)始直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。采用方形鐵墊片是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備所致，長(zhǎng)方形的剛玉墊片不能充分承載礦粉墊片，故其上加形鐵墊片。本實(shí)驗(yàn)采用試樣如圖42所示。因此，根據(jù)某個(gè)溫度下的液相流動(dòng)面積來(lái)推斷其在燒結(jié)過(guò)程中的實(shí)際液相流動(dòng)面積是不足的。但是，該指數(shù)仍然不夠完善，存在一定問(wèn)題。本試驗(yàn)采用臥式高溫爐，其型號(hào)為SK1BYL，額定功率為6 kw。反之，若燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的液相量過(guò)多(例如應(yīng)用褐鐵礦的低成本燒結(jié))，可適當(dāng)配加流動(dòng)性較弱的鐵礦粉。由此可見(jiàn)，適宜的燒結(jié)液相流動(dòng)性是確保燒結(jié)礦有效固結(jié)的基礎(chǔ)。Al2O3屬于高熔點(diǎn)物質(zhì)，且它對(duì)硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)的形成有促進(jìn)作用，導(dǎo)致液相的粘度增大，故高Al2O3含量的礦粉一般具有較低液相流動(dòng)性的傾向。過(guò)高M(jìn)gO含量可顯著降低鐵礦粉的液相流動(dòng)特性，MgO使燒結(jié)液相生成溫度升高，鐵礦粉的同化能力降低；另一方面MgO抑制鐵酸鈣液相的生成，導(dǎo)致液相中氣孔增加，使液相粘度升高。比如，草樓精粉、秘魯精粉、的最低同化溫度均大于1300 ℃，其流動(dòng)性指數(shù)也均低于1；麥克粉、PB粉、FMG的最低同化溫度小于1250 ℃，其流動(dòng)性指數(shù)也均高于1.。低熔點(diǎn)液相的生成是燒結(jié)液相流動(dòng)的基礎(chǔ)，故鐵礦粉的同化性對(duì)其液相流動(dòng)性也有重要影響。因此，一般情況下, 隨著燒結(jié)溫度的升高，鐵礦粉的液相流動(dòng)性相應(yīng)地增大。圖32鐵礦粉流動(dòng)性指數(shù)從圖32中可以看出麥克粉、海南精粉和印尼粉流動(dòng)性指數(shù)較高，均超過(guò)了2，可以說(shuō)明其流動(dòng)性能較好；海南富粉、秘魯精粉、59%印度粉和海南富粉流動(dòng)性指數(shù)較低，均低于1，可以說(shuō)明其流動(dòng)性能較差。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的12種鐵礦粉的流動(dòng)性指數(shù)如表32所示。目前流動(dòng)性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是流動(dòng)性指數(shù)，是由我校吳勝利教授首先提出的：液相流動(dòng)性指數(shù)描述的是試樣因液相流動(dòng)而呈現(xiàn)出的面積增長(zhǎng)率，其數(shù)值越大，則流動(dòng)性越強(qiáng)；若燒結(jié)后試樣未出現(xiàn)熔化流動(dòng)，即試樣面積仍為原始面積，則其流動(dòng)性指數(shù)為零。3液相流動(dòng)性指數(shù)測(cè)定本實(shí)驗(yàn)采用的12種鐵礦粉來(lái)國(guó)內(nèi)外各地，其化學(xué)成分、燒損如前文所示。%時(shí)為宜。圖212鐵礦粉的燒損(%)燒結(jié)鐵礦粉的理化基礎(chǔ)特性主要包括化學(xué)成分、燒損等。在圖112中，除秘魯精粉和草樓精粉外，其余礦粉燒損值均為正值，表明這些鐵礦粉幾乎沒(méi)有結(jié)晶水，高溫下FeO被還原。第一次取樣每個(gè)礦粉做兩組平行分析試驗(yàn)(試驗(yàn)1和2)，第二次取樣，每個(gè)試樣重新分析(試驗(yàn)3)，給出平均值和相對(duì)平均偏差。由圖211可見(jiàn)，梅山精粉和鐵鎂粉55%%~%之間，麥克粉和59%%，%。表23燒結(jié)鐵礦粉中微量物質(zhì)化學(xué)成份(%)礦粉名稱MnOPTiO2ClSV2O5草樓精粉 海南富粉 PB粉 麥克粉